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El rendimiento real de las granjas acuapónicas depende de muchos factores específicos de cada caso. A partir de la comparación de un conjunto relativamente pequeño de estudios de caso se pueden extraer algunas conclusiones preliminares sobre las ventajas, los desafíos y las posibles aplicaciones de las tipologías de cerramientos. Se necesitará un estudio empírico de un número más significativo de estudios de casos existentes para establecer una correlación entre el tipo de recinto, la ubicación geográfica y el éxito comercial.

invernaderos medianos ofrecen una opción comercialmente factible para operaciones acuapónicas sólo en climas templados con inviernos suaves y veranos moderados, debido a su limitada capacidad de control ambiental. En lugares que no requieren mucha calefacción y refrigeración, las granjas que utilizan esta tipología de invernadero pueden operar de manera eficiente en el uso de los recursos con una menor inversión inicial para su recinto. Estas granjas generalmente operan con un presupuesto más bajo e incluyen los tanques de peces en el mismo invernadero, lo que limita su selección de especies de peces a aquellas con una gran tolerancia a la temperatura y atrae su enfoque comercial hacia la producción de lechuga, hojas verdes y hierbas.

Invernaderos solares pasivos dependen de sistemas pasivos, específicamente el uso de masa térmica, para controlar el clima interior. El uso de esta tipología para sistemas acuapónicos es ventajoso ya que el gran volumen de agua en los acuarios proporciona una masa térmica adicional. Debido a su eficiencia energética, a menudo se utilizan en latitudes septentrionales donde los invernaderos convencionales requerirían un alto nivel de calefacción suplementaria. Sin embargo, el funcionamiento de cualquier invernadero en esas regiones depende del uso de iluminación suplementaria debido a los bajos niveles de luz y a las breves horas de luz durante la temporada de invierno. Aunque los invernaderos solares pasivos en Europa y América del Norte se utilizan actualmente a pequeña escala experimental, la aplicación más general exitosa de estos invernaderos de una sola pendiente y eficiencia energética en 1,83 millones de acres (0,74 millones de hectáreas) de tierras agrícolas en China muestra que esta tipología puede ser implementado con éxito a gran escala (Gao et al. 2010).

Los invernaderos de alta tecnología_, especialmente los grandes sistemas conectados a canaletas de estilo Venlo, son el estándar de la industria para la producción hidropónica comercial. Las mayores granjas acuapónicas comerciales bien financiadas utilizan esta tipología para sus sistemas de cultivo hidropónico junto con un recinto separado para su infraestructura acuícola. Esta configuración garantiza el más alto nivel de control ambiental, así como la productividad de cultivos y peces. Técnicamente, este tipo de invernadero se puede operar en cualquier lugar, siempre y cuando los ingresos producidos paguen los altos costos de energía y operación en climas extremos. Sin embargo, este tipo de operación puede no ser sensible al medio ambiente en algunas latitudes septentrionales debido a la gran necesidad de calefacción e iluminación suplementaria. La huella ambiental exacta de un invernadero de alta tecnología solo puede evaluarse por proyecto y depende principalmente de la calidad de las fuentes de energía utilizadas para el calor y la luz suplementarios.

La mayoría de los invernaderos de la azotea son invernaderos de alta tecnología de estilo Venlo construidos en tejados. Aunque se aplican beneficios y desafíos similares, la construcción de invernaderos en tejados es aún más costosa que la de los invernaderos de alta tecnología habituales, principalmente debido a los códigos de construcción y a los requisitos arquitectónicos. El sistema estructural de los invernaderos de tejados suele ser sobredimensionado para cumplir con los códigos de construcción para edificios de oficinas comerciales, que son más estrictos que los requisitos de código de construcción para las estructuras agrícolas. Además, las operaciones acuapónicas en tejados necesitan infraestructura adicional para acceder al techo y cumplir con la normativa sobre incendios y salidas, lo que ha generado un invernadero equipado con aspersores en un ejemplo reciente (Proksch 2017). La aplicación más prometedora de los invernaderos de techo se encuentra en la parte superior de los edificios anfitriones en los centros urbanos. Los techos urbanos a menudo ofrecen un amplio acceso a la luz solar, que los invernaderos requieren para funcionar eficazmente, un recurso que suele faltar, o al menos no es consistente debido a las sombras, a nivel del suelo en áreas urbanas densas (Ackerman 2012). Si se diseñan a propósito, los edificios anfitriones pueden ofrecer otros recursos, como el calor de escape y el COSub2/sub, que pueden hacer más factible la operación de una granja acuapónica en la azotea. Este tipo de integración con el edificio anfitrión puede generar sinergias energéticas y ambientales que mejoran el rendimiento tanto del invernadero como del edificio de acogida.

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Fig. 21.10 Recinto acuapónico INAPRO con dos secciones, opaco para peces e invernadero para plantas (Murcia, España)

Espacios de cultivo en interior dependen enteramente de la iluminación artificial y de los sistemas de control activo para la calefacción, la refrigeración y la ventilación, lo que da como resultado un alto nivel de consumo de energía, huella ambiental y costo de operación. Esta tipología es más aplicable en zonas con inviernos fríos y temporadas de crecimiento cortas, donde la exposición natural a la luz solar y la ganancia de calor es baja y se necesita una suplementación extensa para operar un invernadero acuapónico comercial. El uso de un recinto opaco permite altos niveles de aislamiento, lo que reduce la pérdida de calor durante los meses de invierno y proporciona autonomía frente a los cambios de temperatura externos. Además de su dependencia de la iluminación eléctrica, el cultivo en interiores supera la productividad de los invernaderos medida en otros recursos, como el agua, el COSub2/sub y el área de tierra (Graamans et al. 2018). Además, la producción por unidad de superficie puede ser mucho mayor mediante el uso de sistemas de cultivo apilados. En cuanto a la integración urbana de la acuapónica en las ciudades, los espacios de cultivo interior permiten la reutilización adaptativa de edificios industriales y almacenes, lo que puede reducir el costo inicial de la construcción del recinto y apoyar la integración de fincas acuapónicas en barrios desatendidos.

La puesta en marcha del proyecto Innovative Aquaponics for Professional Applications (INAPRO, 2018) incluyó la comparación del mismo sistema acuapónico de vanguardia y la tecnología de invernadero, en una serie de emplazamientos en Alemania, Bélgica y España. El sistema acuapónico ubicado en China estaba alojado en un invernadero solar pasivo. Las instalaciones acuapónicas del INAPRO en Europa utilizaron un invernadero con revestimiento de vidrio para la producción de plantas y un componente de cobertizo de tipo industrial para tanques de peces y unidades de filtración (Fig. 21.10). El proyecto INAPRO demuestra que las tecnologías de invernadero deben adaptarse y elegirse para adaptarse a las condiciones climáticas locales. El equipo español INAPRO encontró, que el recinto seleccionado era muy adecuado para las regiones más frías del norte de Europa, pero no las más cálidas, regiones mediterráneas en el sur de Europa. Esta observación destaca la importancia de realizar más investigaciones sobre el desempeño de las tipologías de invernaderos para avanzar en el campo de las operaciones acuapónicas comerciales.

Si bien la comparación de las diferentes tipologías revela ciertos patrones de rendimiento entre tipología, ubicación e inversión (cuadro 21.3), para una comprensión completa del rendimiento agrícola y el impacto ambiental, se necesita un sistema más robusto para el análisis y diseño de los recintos agrícolas.


Aquaponics Food Production Systems

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